機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第四章 形狀和位置公差及檢測

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1、 第四章形狀和位置公差及檢測 零件在加工過程中，由于各種原因，使被加工零件的幾何要素不可避免地產(chǎn)生誤差。誤差主要包括：l 尺寸誤差l 形狀誤差（包括表面粗糙度）l 位置誤差v形位公差項目本章的主要內(nèi)容、特點和學(xué)習(xí)要求1、主要內(nèi)容l形狀和位置公差項目及其公差帶的含義；l公差原則；l形狀和位置公差的選擇。2、特點l名詞術(shù)語較多、抽象、難理解。3、要求l了解形狀和位置公差項目；l理解各項形位公差的公差帶的含義；l理解公差原則的含義；l正確選擇形位公差；l正確標(biāo)注形狀和位置公差。4、重點和難點重點：l各項形位公差的公差帶含義；l公差原則；l形位公差的選擇。l形位公差的標(biāo)注。難點：l各項形位公差的公差帶

2、含義；l公差原則；l形位公差的標(biāo)注。圖 軸加工600.1600.1第一節(jié)概 述v名詞術(shù)語要素構(gòu)成零件幾何特征的點、線、面稱為要素。要素可分為：1、理想要素與實際要素（1）理想要素-具有幾何學(xué)意義的要素。是按設(shè)計要求，由圖紙上給定的點、線、面的理想狀態(tài)。（2）實際要素-零件上實際存在的要素，即加工后得到的要素。2、單一要素與關(guān)聯(lián)要素（1）單一要素僅對其本身給出形狀公差的要素。（2）關(guān)聯(lián)要素對其它要素有功能關(guān)系的要素，即規(guī)定位置公差的要素。第二節(jié)形狀公差和誤差形狀公差-單一實際要素的形狀所允許的變動全量。形狀公差帶包括公差帶形狀、方向、位置和大小。一、各項形狀公差及公差帶圖 刀問題：設(shè)計一把刀，應(yīng)

3、該提出什么形狀公差要求？1直線度 用途：用于控制直線、軸線的形狀誤差。直線度分為：l在給定平面內(nèi)直線度 l給定方向上直線度 l任意方向上直線度 注：任意方向的直線度標(biāo)志。2、平面度3、圓度舉例說明平面度的應(yīng)用情況。4、圓柱度 圖a圖b問題：哪個要求的高？5、線輪廓度5、面輪廓度 第三節(jié)位置公差和誤差v位置公差-關(guān)聯(lián)實際要素的位置對基準(zhǔn)所允許的變動全量。v位置公差又分為l定向公差l定位公差l跳動公差一、定 向 公 差定向公差-指關(guān)聯(lián)實際要素對基準(zhǔn)在方向所允許的變動全量。問題：設(shè)計一連桿，對兩個孔應(yīng)該提出什么形位公差要求？圖 連桿1、平行度 當(dāng)兩要素要求相互平行時，用平行度公差控制被測要素對基準(zhǔn)的

4、方向誤差。平行度分為：l在給定一個方向平行度l給定兩個方向平行度l任意方向上平行度圖 軸套與孔配合問題：設(shè)計一軸套與孔配合，應(yīng)該提出什么形位公差要求（保證臺階面緊密接觸）？2、垂直度當(dāng)兩要素要求相互垂直時，用垂直度公差控制被測要素對基準(zhǔn)的方向誤差。問題：設(shè)計一斜孔，應(yīng)該提出什么形位公差要求（保證斜孔軸線與橫孔軸線間的角度要求）？圖 加工斜孔3、傾斜度當(dāng)兩要素在090之間的某一角度時，用該公差控制被測要素對基準(zhǔn)的方向誤差。二、定 位 公 差定位公差-指關(guān)聯(lián)實際要素對基準(zhǔn)在位置上所允許的變動全量。問題：設(shè)計減速器中的一根傳動軸，和軸承配合的兩段應(yīng)該提出什么形位公差要求？圖 減速器中的傳動軸1、同軸

5、度 用于控制軸類零件的軸線對基準(zhǔn)軸線的同軸度誤差。問題：設(shè)計減速器中的一根傳動軸上的鍵槽，應(yīng)該提出什么形位公差要求？2、對稱度用于控制被測要素中心平面（軸線）對基準(zhǔn)中心平面（軸線）的共面（共線）性誤差。3、位置度用于控制被測要素（點、線、面）對基準(zhǔn)的位置誤差。復(fù)合位置度-由兩個位置度聯(lián)合控制各孔實際軸線的位置。三、跳 動 公 差分為圓跳動和全跳動。1圓跳動圓跳動又分為：（1）徑向圓跳動（2）端面圓跳動（3）斜向圓跳動問題：是什么樣的誤差？結(jié)論：徑向圓跳動誤差是被測零件橫截面上偏心誤差和圓度誤差的綜合反映。2全跳動全跳動又分為：（1）徑向全跳動（2）端面全跳動 問題：是什么樣的誤差？結(jié)論：第四節(jié)

6、公 差 原 則 公差原則-確定形位公差與尺寸公差之間相互關(guān)系所遵循的原則。一、術(shù)語和定義1.作用尺寸（1）單一要素作用尺寸 在配合面的全長上，與實際孔內(nèi)接的最大理想軸的尺寸，稱為孔的作用尺寸；與實際軸外接的最小理想孔的尺寸，稱為軸的作用尺寸；（2）關(guān)聯(lián)要素作用尺寸在配合面的全長上，與實際孔內(nèi)接的最大理想軸的尺寸，與實際軸外接的最小理想孔的尺寸，而該理想軸（孔）必須與基準(zhǔn)要素保持圖紙上給定的幾何關(guān)系。2理想邊界理想邊界-具有一定尺寸大小和正確幾何形狀的理想包容面。對于關(guān)聯(lián)要素的理想邊界，除具有一定尺寸大小和正確幾何形狀外，還必須與基準(zhǔn)要素保持圖紙上給定的幾何關(guān)系。l理想邊界又分為（1）最大實體邊

7、界 具有最大實體尺寸和正確幾何形狀的理想包容面。（2）實效邊界 由圖樣上給定的被測要素最大實體尺寸和該要素的形位公差所形成的綜合極限邊界。3實效尺寸VS實效尺寸實效狀態(tài)時所具有的邊界尺寸。VS=MMStlMMS-最大實體尺寸；lt-中心要素的形狀公差或定向、定位公差。l“+”用于軸，“”用于孔。n公 差 原 則 公差原則-確定形位公差與尺寸公差之間相互關(guān)系所遵循的原則。u獨立原則u相關(guān)原則（相關(guān)要求）l包容原則（包容要求）l最大實體原則（最大實體要求）二、公 差 原 則1獨立原則指圖樣上給定的形位公差與尺寸公差之間相互無關(guān)，分別滿足要求。2、相關(guān)原則（相關(guān)要求）指圖樣上給定的形位公差與尺寸公差

8、之間相互有關(guān)。又分為最大實體原則和包容原則。（1）包容原則（包容要求）l要求實際要素遵守最大實體邊界，即要求實際要素處處不得超越最大實體邊界，而實際要素的局部實際尺寸不得超越最小實體尺寸。l單一要素遵守包容原則l要求該軸的實際表面必須在直徑為10mm的最大實體邊界內(nèi)，其局部實際尺寸不得小于9.964mm。l關(guān)聯(lián)要素遵守包容原則（最大實體要求的零位公差）（2）最大實體原則（最大實體要求）此時，要求實際要素遵守實效邊界，即要求實際輪廓處處不得超越實效邊界，而局部實際尺寸在最大實體尺寸和最小實體尺寸之間。遵守此原則時，在形位公差框格內(nèi)加注符號“”。*圖上給定的形位公差值是被測要素處于最大實體狀態(tài)時給

9、定的，當(dāng)偏離最大實體狀態(tài)時，公差值可以得到補(bǔ)償，最大補(bǔ)償值=最大實體尺寸-最小實體尺寸l單一要素遵守最大實體原則該圖的要求是：軸的實際輪廓必須位于直徑為 20.1mm（實效尺寸）的實效邊界內(nèi)，軸的局部實際尺寸必須在直徑為20mm（最大實體尺寸）與19.8mm（最小實體尺寸）之間。圖上給定的直線度公差值 0.1mm是被測軸處于最大實體狀態(tài)時給定的，當(dāng)實際軸偏離最大實體狀態(tài)時，直線度公差值可以得到補(bǔ)償。最大補(bǔ)償值=0.2mm（最大實體尺寸最小實體尺寸）l關(guān)聯(lián)要素遵守最大實體原則該圖的要求是：孔的實際輪廓必須位于直徑為 29.95mm（實效尺寸）、且與基準(zhǔn)A垂直的關(guān)聯(lián)實效邊界內(nèi)，孔的局部實際尺寸必須

10、在直徑為30mm（最大實體尺寸）與30.03mm（最小實體尺寸）之間。圖上給定的垂直度公差值 0.05mm是被測孔處于最大實體狀態(tài)時給定的，當(dāng)實際孔偏離最大實體狀態(tài)時，垂直度公差值可以得到補(bǔ)償。最大補(bǔ)償值=0.03mm（最大實體尺寸最小實體尺寸）第五節(jié)形 位 公 差 的 選 擇總原則：在滿足零件功能要求的前體下選最經(jīng)濟(jì)的公差值。按類比法確定形位公差值時應(yīng)考慮下列因素：1形狀公差與位置公差的關(guān)系形狀公差值 位置公差值。2形狀公差和尺寸公差的關(guān)系一般，形狀公差 尺寸公差。3形狀公差與表面粗糙度的關(guān)系例1、如圖所示為各零件標(biāo)注的形位公差，請說明1、公差項目；2、公差帶定義。1、公差項目 對圓柱面的母

11、線提出了直線度的要求。2、公差帶定義 公差帶是距離為公差值0.02的兩條平行線間的距離。1、公差項目 對圓柱的軸線提出了直線度的要求。2、公差帶定義 公差帶是以公差值0.02為直徑的圓柱面內(nèi)的區(qū)域。1、公差項目 圓柱面的一條母線對圓柱面的另一條母線提出了平行度的要求。2、公差帶定義 公差帶是距離為公差值0.02的兩個平行平面間的距離。1、公差項目 階梯軸的大端面對圓柱軸線提出了垂直度的要求。2、公差帶定義 公差帶是距離為公差值0.03、并且與基準(zhǔn)軸線垂直的兩個平行平面間的距離。1、公差項目 階梯軸的大端面對圓柱軸線提出了端面圓跳動的要求。2、公差帶定義 公差帶是與基準(zhǔn)軸線同軸的任意直徑位置上的

12、測量圓柱面上，沿母線方向?qū)挾葹楣钪?.03的圓柱面區(qū)域。1、公差項目 階梯軸的大端面對圓柱軸線提出了端面全跳動的要求。2、公差帶定義 公差帶是距離為公差值0.03、并且與基準(zhǔn)軸線垂直的兩個平行平面間的距離。l標(biāo)注形位公差符號：（1）圓柱面軸線的直線度公差為0.02；（2）圓柱孔遵守包容原則；（3）右端面相對左端面的平行度公差為0.03；（4）圓柱面軸線相對左端面的垂直度公差為0.05；（5）外圓柱面圓度公差為0.01。例、一零件對稱度公差值為24 ，今測得被測零件的實際軸線各點距基準(zhǔn)軸線的最大距離為+16 ，最小距離為+8 。問：此項公差是否合格，為什么？答：此項公差不合格。因為該零件允許的

13、對稱度公差值為24 ，今測得被測零件的實際軸線各點距基準(zhǔn)軸線的最大距離為+16 ，即對稱度誤差值為32 ，超過了規(guī)定的公差值為24 ，所以此項公差不合格。mmmmmmm例、一零件如下圖所示。答：1、遵守最大實體原則。2、圖上給定的軸線直線度公差值0.1mm是軸在最大實體狀態(tài)下給定的。3、最大補(bǔ)償量=20-19.8=0.2問：1、采用了什么公差原則？2、圖上給定的軸線直線度公差值0.1mm是軸在何種狀態(tài)下給定的？3、當(dāng)實際軸偏離這個狀態(tài)時，其直線度公差值可以得到補(bǔ)償，最大補(bǔ)償量是多少？3例、一零件如圖1所示，今加工了一件，經(jīng)測量，20軸徑的實際尺寸為19.9，其軸線的直線度誤差為0.15。試評定

14、這個零件是否合格，并說明理由。圖 1答：合格。20軸徑的實際尺寸為19.9在19.8-20之間，合格。軸線的直線度公差0.1是軸在最大實體狀態(tài)下給定的，當(dāng)偏離此狀態(tài)，可以得到補(bǔ)償，20軸徑的實際尺寸為19.9，補(bǔ)償量為0.1，此時允許的誤差值為0.2，誤差0.15小于0.2，所以合格。圖 1例、一零件如下圖所示：今加工了三件，各件的測量數(shù)據(jù)如下表，試分別評定這三個零件是否合格，并說明理由。序號30孔的實際尺寸30孔軸線對A的垂直度誤差NO130.020.08NO230.100.02NO330.070.10序號30孔的實際尺寸30孔軸線對A的垂直度誤差NO130.020.08答：不合格理由：雖然

15、30孔的實際尺寸為30.02，在30-30.03之間合格。但允許的垂直度誤差值為0.05+（30.02-30）=0.07，而實際的垂直度誤差值為0.08，大于允許值0.07，所以，不合格。序號30孔的實際尺寸30孔軸線對A的垂直度誤差NO230.100.02答：不合格理由：30孔的實際尺寸為30.10，不在30-30.03之間，所以，不合格。（雖然實際的垂直度誤差值為0.02，小于公差值0.05）序號30孔的實際尺寸30孔軸線對A的垂直度誤差NO330.070.10答：不合格理由：30孔的實際尺寸為30.07，不在30-30.03之間，而且實際的垂直度誤差值為0.10，大于公差值值0.05，所

16、以，不合格。第五章表面粗糙度 表面粗糙度是一種微觀幾何形狀誤差。機(jī)械加工中，刀痕、摩擦產(chǎn)生。表面粗糙度直接影響零件的配合性質(zhì)、疲勞強(qiáng)度、耐磨性、抗腐蝕性極密封性等。因此，表面粗糙度是評定機(jī)器零件和產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。本章的主要內(nèi)容和學(xué)習(xí)要求1、主要內(nèi)容 表面粗糙度評定參數(shù)及其數(shù)值；表面粗糙度的標(biāo)注；表面粗糙度參數(shù)值的選擇。2、要求l了解表面粗糙度評定參數(shù)及其數(shù)值；l掌握表面粗糙度的標(biāo)注；l掌握表面粗糙度參數(shù)值的選擇。3、重點 表面粗糙度的主要評定參數(shù)的選擇及其標(biāo)注。第一節(jié)表面粗糙度評定參數(shù)及其數(shù)值一、基本術(shù)語1 取樣長度L判別具有表面粗糙度特征的一段基準(zhǔn)線長度。2 評定長度Ln 評定輪廓所必須

17、的一段基準(zhǔn)線長度。3、中線制以中線m為基準(zhǔn)線評定輪廓的計算制。包括：l輪廓最小二乘中線l 輪廓的算術(shù)平均中線l 輪廓最小二乘中線 輪廓最小二乘中線指劃分輪廓的基準(zhǔn)線，在取樣長度內(nèi)，使輪廓上各點的輪廓偏距（輪廓線上的點與基準(zhǔn)線之間的距離）的平方和為最小。l輪廓的算術(shù)平均中線 輪廓的算術(shù)平均中線，指在取樣長度內(nèi)與輪廓走向一致，劃分輪廓使上、下兩邊面積相等的基準(zhǔn)線。二、主要評定參數(shù)1輪廓算術(shù)平均偏差Ra2、微觀不平度十點高度Rz3、輪廓最大高度Ry三、附加評定參數(shù) 除了以上三個主要評定參數(shù)外，還有間距參數(shù)和綜合參數(shù)等附加評定參數(shù)。四、表面粗糙度參數(shù)的數(shù)值第二節(jié)表面粗糙度的符號及標(biāo)注注意：l當(dāng)選用參數(shù)時Ra，Ra代號可以省略，只標(biāo)出參數(shù)值。l當(dāng)選用Rz或Ry時，除了標(biāo)出參數(shù)值外，Rz或Ry代號也要標(biāo)出。第三節(jié)表面粗糙度參數(shù)值的選擇1、在滿足零件功能要求的前體下，盡量選用較大的表面粗糙度參數(shù)值。2、同一零件上，工作表面的粗糙度參數(shù)值 非工作表面的粗糙度參數(shù)值。3、配合性質(zhì)相同，零件尺寸越小時，粗糙度參數(shù)值應(yīng)越小。同一公差等級，小尺寸比大尺寸、軸比孔的表面粗糙度參數(shù)值要小。4、通常尺寸公差和形狀公差小時，表面粗糙度參數(shù)值也小，其對應(yīng)關(guān)系為：但是，有些情況例外。